一种软岩内端部锚头锚固装置及锚固方法与流程

本发明涉及岩土工程技术领域，特别涉及一种软岩内端部锚头锚固装置及锚固方法。

背景技术：

锚杆用于四、五类隧道围岩支护施工时，岩体表现为破碎(大变形)。应力在掌子面开挖后快速释放导致大变形的发生，因此快速及时的早期支护提供足够的预应力(锚固力)意义重大，而目前研究现状是预应力中空注浆锚杆主要采用涨壳式锚头或快硬水泥药卷、早强水泥压浆料等材料，涨壳锚头承载受力主要由涨壳锚头涨开后与孔壁岩层机械摩擦咬合受力，于围岩强度较低导致涨壳矛头受力有限达不到要求，而快硬水泥药卷需要一定的时间达到预定锚固力值，通常需要18h左右才能达到10吨左右锚固力，但是由于水泥在岩体中的渗透性有限，且表现为脆性材料，因此对于内端部破碎围岩而言，快硬水泥仍无法快速提供足够初始锚固力。

因此在不改变原有支护材料和支护工艺的前提条件下，提高锚头的初锚力同时让锚头与地层承载紧密结合、受力具有良好受力状态，具有重要意义。确保以施工简便，受力改善效果明显稳定为前提，研究了一种与岩层加固结合形成，受力效果得到显著改善的锚固方式。

技术实现要素：

本发明提供一种软岩内端部锚头锚固装置及锚固方法，解决现有技术中软岩环境锚固效果差的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种软岩内端部锚头锚固装置，包括：涨壳式锚杆、连接套、浆液隔断塞、中空锚杆以及粘结材料；

所述涨壳式锚杆的杆体尾端部通过所述连接套与所述中空锚杆的顶端部相连；

所述连接套的筒壁上开设有注浆通孔，所述注浆通孔与所述中空锚杆的空腔连通，形成注浆通路；

所述浆液隔断塞套接在所述涨壳式锚杆的杆体上，形成所述注浆通孔与所述涨壳式锚杆之间的阻隔结构；

所述粘结材料设置在所述涨壳式锚杆的头端，粘结软岩缝隙以及粘结软岩与涨壳锚头。

进一步地，所述粘结材料为聚氨酯类化学注浆材料。

进一步地，所述涨壳式锚杆的杆体设置成倒锥体结构，形成让阻尼结构。

一种软岩内端部锚固方法，采用所述的软岩内端部锚头锚固装置执行下述步骤；所述步骤包括：

将所述装置软岩内端部锚头锚固装置伸入到带锚固的岩孔内，通过所述浆料隔断塞将岩孔分隔成粘结涨壳固定腔和注浆固定腔；

驱动所述中空锚杆的尾端转动所述涨壳式锚杆的杆体，涨开所述涨壳锚头，使得涨壳夹片抵靠同通过所述粘结材料粘结在孔壁上，并使得所述粘结材料渗入到软岩缝隙强化软岩；

固定岩孔外的锚杆托盘以及紧固件；

通过所述注浆路径向所述注浆固定腔中填充浆料固定所述中空锚杆。

进一步地，所述粘结材料直接涂覆在所述涨壳锚头上。

进一步地，所述粘结材料通过风压泵以及管路注入到所述粘结涨壳固定腔中。

进一步地，所述粘结材料通过密封袋设置在所述涨壳锚头上，在所述涨壳锚头涨开的过程中挤压出所述密封袋，填充在所述粘结涨壳固定腔中。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本申请实施例中提供的软岩内端部锚头锚固装置，采用涨壳锚杆和中空锚杆实现了针对软岩岩孔的两段式锚固提升锚固效果；具体来说，通过涨壳锚杆配合粘结材料，实现软岩支撑强化的同时通过粘结材料填充软岩缝隙强化岩孔软岩的整体强度，同时通过粘结材料将涨壳夹片稳定的固定在岩壁上，提升整体锚固力；另一方面，通过浆料隔断塞在岩孔底端形成一个密闭的腔体，通过涨壳膨胀和粘结材料的作用强化锚固头的锚固作用，提升自稳能力；而后在岩孔外侧形成一个注浆固定结构，进一步强化锚杆的整体锚固能力。

附图说明

图1为本发明提供的软岩内端部锚头锚固装置的工作状态结构示意图；

图2为本发明提供的软岩内端部锚头锚固装置的结构示意图。

具体实施方式

本申请实施例通过提供一种软岩内端部锚头锚固装置及锚固方法，解决现有技术中软岩环境锚固效果差的技术问题。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细说明，应当理解本发明实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本申请实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。

参见图1和图2，一种软岩内端部锚头锚固装置，包括：涨壳式锚杆2、连接套3、浆液隔断塞4、中空锚杆6以及粘结材料。

下面将具体说明。

所述涨壳式锚杆2的杆体尾端部通过所述连接套3与所述中空锚杆6的顶端部相连；一般来说，所述连接套3通过螺纹连接方式与所述中空锚杆相连；当然，也不排除通过固定件或者焊接的方式连接。

所述连接套3的筒壁上开设有注浆通孔5，所述注浆通孔5与所述中空锚杆1的空腔连通，形成注浆通路；一般来说，所述连接套3采用一端封闭的筒管型结构，通过开口端连接所述中空锚杆6；并具体，可在所述连接套3的筒壁上开设沿筒壁的轴向豁口8，从而在配合螺纹连接形式的结构下，通过转动中空锚杆6调整注浆口5的大小，从而实现注浆的流量调整。

所述浆液隔断塞4套接在所述涨壳式锚杆2的杆体上，形成所述注浆通孔5与所述涨壳式锚杆2之间的阻隔结构；一般来说，所述涨壳式锚杆2通过固定件或者焊接的方式固定在所述连接套3上。

当然，也可将浆液隔断塞4与所述连接套3的上部集成设置，而后将所述涨壳式锚杆2固定在所述连接套3顶部。

所述粘结材料设置在所述涨壳式锚杆的头端，粘结软岩缝隙以及粘结软岩与所述涨壳式锚杆2的涨壳锚头。

一般来说，所述粘接材料通过容置袋承载，固定在所述涨壳锚头上，到位后挤压破碎，释放粘接材料。

一般粘接材料可以是胶质材料，还可以是能够产生接触反应的ab两种材料，容置袋破碎后两种材料混合反应，填充粘接。

具体来说，所述粘结材料采用聚氨酯类化学注浆材料。

进一步地，所述涨壳式锚杆2的杆体设置成倒锥体结构，形成让阻尼结构。

本实施例还基于上述装置提供一种实施方法。

一种软岩内端部锚固方法，采用所述的软岩内端部锚头锚固装置执行下述步骤；所述步骤包括：

将所述软岩内端部锚头锚固装置伸入到带锚固的岩孔1内，通过所述浆料隔断塞4将岩孔分隔成粘结涨壳固定腔7和注浆固定腔；也就是形成里侧的封闭空间，和外部的注浆空间。

驱动所述中空锚杆6的尾端转动所述涨壳式锚杆的杆体，在采用螺纹连接结构连接所述连接套3的情况下，旋转所述中空锚杆6到旋紧，两者可保持相对静止，继续旋转中空锚杆6，从而涨开所述涨壳锚头，使得涨壳夹片抵靠在孔壁上，将所述粘结材料粘结在孔壁上，并使得所述粘结材料渗入到软岩缝隙强化软岩；当然，在采用紧固件或者焊接的情况下直接转动中空锚杆6，即可展开涨壳锚头。

值得说明的是，采用容置袋时，在锚头展开挤压下，和孔壁摩擦下实现破袋释放，并充分搅拌ab配料，充分混合。

固定岩孔外的锚杆托盘以及紧固件；通过所述注浆路径向所述注浆固定腔中填充浆料固定所述中空锚杆6。

一般来说，所述粘结材料还可直接涂覆在所述涨壳锚头上。

进一步地，所述粘结材料还可以直接通过风压泵以及管路注入到所述粘结涨壳固定腔7中，而后插入锚杆，展开粘接固定。

对于难以直接涂覆的材料，所述粘结材料通过密封袋设置在所述涨壳锚头上，在所述涨壳锚头涨开的过程中挤压出所述密封袋，填充在所述粘结涨壳固定腔7中。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本申请实施例中提供的软岩内端部锚头锚固装置，采用涨壳锚杆和中空锚杆实现了针对软岩岩孔的两段式锚固提升锚固效果；具体来说，通过涨壳锚杆配合粘结材料，实现软岩支撑强化的同时通过粘结材料填充软岩缝隙强化岩孔软岩的整体强度，同时通过粘结材料将涨壳夹片稳定的固定在岩壁上，提升整体锚固力；另一方面，通过浆料隔断塞在岩孔底端形成一个密闭的腔体，通过涨壳膨胀和粘结材料的作用强化锚固头的锚固作用，提升自稳能力；而后在岩孔外侧形成一个注浆固定结构，进一步强化锚杆的整体锚固能力。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。